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本研究从阿坝州地区采样,在15℃条件下富集驯化之后进行了以低温产沼气驯化物和中温产沼气驯化物作为接种物的低温产沼气效果实验,并从红原县的牦牛粪富集培养物中分离得到一株耐冷、嗜碱的产甲烷菌八叠球菌T13和一株耐冷的醋酸杆菌A-1,研究了这两株菌的生理生化特征和系统发育关系,以及添加T13和A-1菌株对低温沼气发酵的影响。
将采集到的样品在15℃条件下富集驯化一段时间后进行扩大培养,之后作为接种物和经中温驯化的接种物以及二者混合接种物进行对比实验,研究比较了三者对低温产沼气的影响效果。结果表明:在15℃条件下,分别经低、中温驯化后的接种物混合组的产气量比低温驯化组和中温驯化组的高;但第20天低温驯化组甲烷含量就达到60%以上,比中温驯化组和混合组提前四天。使用PCR-DGGE技术对菌群的多样性进行检测分析,结果显示低温和中温驯化接种物的古菌菌群多样性明显不同。
从耗牛粪富集培养物中分离得到一株产甲烷菌T13,该菌株在8~45℃范围生长、最适生长pH为8.5,是一株嗜碱产甲烷菌。该菌株革兰氏染色阳性、细胞聚集体、在液体培养基中为肉眼可见的颗粒状物,在固体培养基上菌落为淡黄色桑甚状;利用甲醇、乙酸盐和甲胺作为唯一碳源生长;对氯霉素和庆大霉素敏感;生长pH范围为6.5~9.5;最适NaCI浓度为0~0.15 mol L-1;,最适生长温度为30℃。通过形态和生理生化特征以及16S rDNA序列分析表明菌株T13为梅氏产甲烷八叠球菌(Methanosarcina mazei)。由于该菌最适生长pH为8.5,所以初步认为菌株T13是一株梅氏产甲烷八叠球菌的新菌株。用菌株T13作为接种物进行低温产沼气实验表明:在15℃厌氧发酵时,其产气量和甲烷浓度增加速度都优于对照组。
从牦牛粪富集培养物中分离得到一株耐冷的产酸菌A-1,在15℃~40℃范围内均可生长。该菌革兰氏染色阳性,短杆状,单生、成对或成单链;菌落近圆形,微黄:利用甲酸钠、甲醇、乙醇、乙二醇、葡萄糖、果糖和甘油为唯一碳源生长;生长pH范围为6.0~8.5,最适生长pH为7.5;最适生长温度为25℃;生长需要有一定浓度的碳酸氢盐。通过形态和生理生化特征以及16S rDNA序列分析,表明菌株A-1为甲醇醋酸杆菌(Acewbacterium carbinolicum)。在同时接种低、中温驯化接种物的基础上,添加A-1菌株的实验组甲烷产量最大峰值比其它三组均高,60天总产气量比对照组提高了39.59%。